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基于EMD分解与AR模型残差的结构损伤预警方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201511008281.6

申请日:

2015.12.29

公开号:

CN105631213A

公开日:

2016.06.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 19/00申请日:20151229|||公开
IPC分类号: G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G06F19/00
申请人: 青岛理工大学
发明人: 刁延松; 岳槐宇; 付珍; 翟菁
地址: 266520 山东省青岛市黄岛区长江中路2号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 青岛联信知识产权代理事务所 37227 代理人: 徐艳艳;高洋
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201511008281.6

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.12.19|||2016.06.29|||2016.06.01

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及结构损伤识别领域,提供了一种基于EMD分解与AR模型残差的结构损伤预警方法,该方法利用EMD将实测的加速度响应信号分解成若干含有单一频?#39135;?#20998;的固有模态函数IMF,然后利用AR模型对两个能量大的固有模态函数IMF进行拟合,提取AR模型的残差,由AR模型残差的方差构建椭圆控制方程,利用该椭圆控制方程进行结构损伤预警。与现有基于振动的结构损伤识别方法相比,本发明结构损伤预警方法直接利用非线性?#22836;?#24179;稳的加速度响应信号进行结构损伤预警,不需要基准有限元模型和模态参数,不会受到实测响应信号的非线性?#22836;?#24179;稳性、模态参数的不完备性以及测量噪声等不确定性因素的影响,属于数据驱动的方法,计算量效率高,可操作性强,适用范围较广。

权利要求书

1.一种基于EMD分解与AR模型残差的结构损伤预警方法,其特征在于:含有以下步骤:
(一)通过实测获取结构损伤前后同一节点的加速度响应信号x(t)和x'(t);
(二)利用EMD对获取的结构损伤前的加速度响应信号x(t)进行分解,得到x(t)的分解式:
x ( t ) = Σ i = 1 n c i + r n - - - ( 1 ) ]]>
式中,n为分解得到的固有模态函数IMF的个数,ci为第i阶固有模态函数IMF,rn为残余函
数;
(三)对经EMD分解得到的n个固有模态函数IMF进行能量计算,其能量计算公式为:
E i = - + | c i ( t ) | 2 d t - - - ( 2 ) ]]>
选取能量大的y1和y2两个固有模态函数IMF,利用AR模型按照公式(3)进行拟合,公式
(3)的表达式为:

式中,n为根据AIC准则确定的AR模型?#36164;?#20026;AR模型第k阶系数,εy(t)为AR模型
时间序列残差;
(四)根据选取的y1和y2两个固有模态函数IMF的AR模型残差的方差和构建椭圆
控制方程,构建的椭圆控制方程为:
x 2 σ y 1 2 + y 2 σ y 2 2 2 - - - ( 4 ) ]]>
式中,和分别为y1和y2的AR模型时间序列残差和的方差;
(五)对结构损伤后的加速度响应信号x'(t)按照公式(1)、(2)、(3)提取y′1和y′2两个固有
模态函数IMF的AR模型系数和按照公式(5)和(6)求出时间序列残差和
公式(5)和(6)的表达式为:


式中,p和q分别为y′1和y′2两个固有模态函数IMF根据AIC准则确定的AR模型?#36164;?br />进一步,分别求出时间序列残差和的方差和
(六)结构损伤预警:若点落在构建的椭圆控制方程的椭圆内,说明结构状况
良好,若点落在构建的椭圆控制方程的椭圆外,则说明结构存在损伤并发出损
伤预警。

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基于 EMD 分解 AR 模型 结构 损伤 预警 方法
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